JPH11226696A

JPH11226696A - 非晶質合金製造用の金型及び非晶質合金成型品

Info

Publication number: JPH11226696A
Application number: JP10302320A
Authority: JP
Inventors: Hisatsugu Kakiuchi; 久嗣垣内; Masahide Onuki; 正秀大貫; Akihisa Inoue; 明久井上
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 1999-08-24
Anticipated expiration: 2018-10-23
Also published as: US20010052374A1; JP3616512B2; US6267171B1; US6453977B2

Abstract

(57)【要約】【課題】薄肉で大きな面積の板状成型品を得ることが
できる非晶質合金製造用の金型を提供することにある。【解決手段】金型１が、金属材料溶解部14とキャビテ
ィ部13を有する下型３と、下型３と共働きして金属材料
溶解部14の溶融金属24を押圧してキャビティ部13に流し
込んで成型するための上型２と、から成る。さらに、溶
融金属24が接する金型１内面の一部乃至全面の表面粗さ
を、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質合金製造用
の金型及び非晶質合金成型品に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、１〜100 Ｋ／ｓの非常に小さな臨
界冷却速度をもった非晶質合金が開発されている。例え
ば、Ｚｒ−Ａｌ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ａ
ｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｎｂ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃ
ｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｕ系、
Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系などがある。また、これにと
もない、大型（バルク状）の非晶質合金成型品が種々の
方法により製造されつつある。例えば、溶融金属を押圧
して所定形状にする鍛造法、溶融金属を圧延して所定形
状にする圧延法、溶融金属を鋳込んで所定形状にする鋳
造法などである。従来、これらの方法にて大型の非晶質
合金成型品を製造するための金型は、高い平滑度がない
と、溶融金属が固化する際に金型と溶融金属との接点で
結晶の核が発生し易いと考えられていた。従って、溶融
金属と接触する金型内面は、極めて平滑度の高い研磨処
理が施されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非常に
小さな臨界冷却速度をもった非晶質合金とはいえ、その
分大きな成型品を得ようとすると、あくまでも全体とし
て高い冷却速度が必要となることには変わりない。また
一方で、薄肉で大きな面積の板状成型品を得ようとする
と、溶融金属は金型のキャビティ部に完全に充填される
まで流動性をもっている必要がある。よって、金型の熱
伝導率を上手く設定したり、金型の冷却状態をコントロ
ールしなければならないが、溶融金属を臨界冷却速度以
上の速度で冷却するという必要条件があるために極めて
難しく、大きな面積を有する非晶質合金の成型品を得る
のは非常に困難であった。

【０００４】さらに、成型と同時の冷却時に、冷却され
た界面同士が重ね合わされると湯境ができたり、冷却さ
れて非晶質化した領域に新たな高温の溶融金属が接した
場合には非晶質化した領域が熱せられて結晶化してしま
い、非晶質相のみの成型品とは成らず、非常に特性の悪
い成型品ができてしまう。従って、冷却された界面同士
が重ね合わさったりしないように、溶融金属の流れをコ
ントロールする必要があるが、冷却された金型に入って
しまえば瞬時に冷却が開始されることから、流れを整え
る（コントロールする）余地がなかった。

【０００５】そこで、本発明は、薄肉で大きな面積の板
状成型品を得ることができる非晶質合金製造用の金型、
及び、強度特性の優れた非晶質合金成型品を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る非晶質合金製造用の金型は、金属材
料を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料を
溶解して形成した溶融金属を、所定形状に変形し、か
つ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属を臨界
冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶
質合金製造用の金型であって、上記溶融金属が接する金
型内面の一部乃至全部の表面粗さが、ＪＩＳ表示で12Ｓ
以上の粗さとしたものである。

【０００７】また、表面粗さが、ＪＩＳ表示で25Ｓ以上
の粗さである。また、サンドブラスト、グリットブラス
ト、液体ホーニング、ショットピーニング等にて金型内
面の一部乃至全部が表面処理されたものである。また、
銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率１×10² ｋcal ／ｍ
・ｈ・ｃ°以上の材料から成る。

【０００８】また、金属材料溶解部とキャビティ部を有
する下型と、該下型と共働きして上記金属材料溶解部の
溶融金属を押圧し上記キャビティ部に流し込んで成型す
るための上型とを、具備する。

【０００９】また、金属材料溶解部とキャビティ部を有
すると共に、圧延ロールにて該金属材料溶解部の溶融金
属を該キャビティ部に流し込んで成型するための下型を
備えた。また、溶融金属を鋳込んで所定形状に成型する
鋳造型とした。

【００１０】また、本発明に係る非晶質合金成型品は、
金属材料を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属
材料を溶解して形成した溶融金属を、所定形状に変形
し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属
を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型す
る金型にて成型された非晶質合成型品であって、表面の
一部乃至全部の表面粗さが、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上であ
る。さらに好ましくは、表面粗さが、ＪＩＳ表示で25Ｓ
以上である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示す図面に基
づき、本発明を詳説する。

【００１２】図１は、本発明の非晶質合金製造用の金型
１を備えた製造装置Ｆを示している。ここで、製造装置
Ｆについて簡単に説明すると、この製造装置Ｆは、上型
２と下型３とから成る上記金型１（詳しくは後述する）
と、下型３上に設置した金属材料を溶解するための高エ
ネルギー熱源であるアーク電極（タングステン電極）４
及びアーク電源と、金型１の上型２・下型３及びアーク
電極４に冷水を循環供給する冷却水供給装置５と、金型
１及びアーク電極４等を収納する真空チャンバー６と、
モータ７にて駆動されると共に下型３を水平方向へ移動
させる下型移動機構８と、モータ９にて駆動されると共
に上型２を上下方向に移動させる上型移動機構10と、を
備えている。

【００１３】しかして、図２〜図５は、本発明に係る金
型の実施の一形態（第１の実施の形態）を示している。
この金型１は嵌合部を有さない形状である。具体的に説
明すると、図２と図３は上型２の断面正面図と底面図を
示し、上型２は銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率１×
10² ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料にて矩形平板状に
形成されており、その下面11の外周端縁がパーティング
面12とされている。

【００１４】図４と図５は下型３の断面正面図と平面図
を示し、下型３は銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率１
×10² ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から成り、その
上面の一端側に設けられた金属材料溶解部14（おにぎり
型の浅い凹部）と、この溶解部14よりも他端側に設けら
れたキャビティ部13（仮想線で囲む範囲）とを有すると
共に、上面の外周端縁が上型２の上記パーティング面12
に対応するパーティング面15とされている。なお、金属
材料溶解部14の近傍部分はキャビティ部13と連続平面状
とされている。

【００１５】また、キャビティ部13の他端側のパーティ
ング面15に沿って段付状の隙間形成部16が設けられてお
り、この隙間形成部16によって型閉めの際、上型２との
間に隙間が形成され、余分な溶融金属を吸収するように
している。また、下型３の金属材料溶解部14からキャビ
ティ部13にかけては、溶解部14からの溶融金属がキャビ
ティ部13へ流れ込み易いように広がった形状とされてい
る。

【００１６】さらに、本発明の金型は、溶融金属が接す
る金型内面の一部乃至全体の表面粗さが所定の粗さに調
整されている。具体的に説明すると、図３と図６（イ）
に示すように、上型２の下面11の一部、即ち、下型３の
凹所（金属材料溶解部14及びキャビティ部13等）に対応
する仮想線で示す部分や、下面11全面を、ＪＩＳ表示で
12Ｓ以上の表面粗さとしている。また、図５と図６
（ロ）に示すように、下型３のキャビティ部13底面及び
金属材料溶解部14近傍の溶融金属誘導部29，29（図20に
示す斜線部分）、もしくは凹所全面を、ＪＩＳ表示で12
Ｓ以上の表面粗さとしている。なお、このＪＩＳ表示で
12Ｓの表面粗さとは、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定められ
る最大高さが６μｍよりも大きく12μｍ以下であること
に相当するものであり、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の表面粗
さとは、12Ｓ以上の表面粗さ、つまりＪＩＳ規格Ｂ０６
０１で定められる最大高さが６μｍを超えることに相当
する。

【００１７】ところで、図１と図７に示すように、19は
上型移動機構10の昇降ロッドであり、この昇降ロッド19
の下端には上型２を保持するための取付部材17が水平状
に取付けられている。そして、取付部材17の下面側に上
型２が傾斜状に取付けられている。具体的には、上型２
の一端側と取付部材17の一端側とが弾発部材18（例えば
コイルスプリング）にて連結されると共に、上型２の他
端側と取付部材17の他端側とは揺動片20，20（図例では
一方のみを示す）及び支軸21，21を介して連結されてお
り、上型２の一端側が弾発部材18にて下方へ弾発付勢さ
れることによって比較的小さな傾斜角度θで傾斜状とさ
れている。なお、下型３は取付部材17と同じく水平状と
されている。

【００１８】しかして、本発明の非晶質合金成型品は、
上述した金型１を備えた製造装置Ｆにて製造することが
できる。即ち、図１と図７に示すように、先ず、下型３
の金属材料溶解部14に金属材料22を設置する。

【００１９】次に、図１、図７及び図８に示すように、
モータ７にて下型移動機構８を駆動して下型３を水平方
向（矢印Ａ方向）に移動させ、アーク電極４の下方位置
にて停止させる。そして、アーク電源をＯＮにしてアー
ク電極４の先端から金属材料22との間にプラズマアーク
23を発生させ、金属材料22を完全に溶解して溶融金属24
を形成させる。このとき、溶融金属24は金属材料溶解部
14にて流止めされる。

【００２０】その後、図１、図８及び図９に示すよう
に、アーク電源をＯＦＦにしてプラズマアーク23を消
す。そして、速やかに下型３を上型２の下方位置（矢印
Ｂ方向）に移動させると共に、モータ９及び上型移動機
構10にて上型２を下降（矢印Ｃ方向）させて、得られた
融点以上の溶融金属24を上型２と下型３との共働きによ
って押圧して所定形状に変形する。変形と同時にもしく
は変形後に、冷却されている金型１にて溶融金属24を臨
界冷却速度以上で冷却し、それによって溶融金属24が急
速に固化して所定形状の非晶質合金成型品となる。

【００２１】このとき、図９と図10に示す如く、上型２
が傾斜状から徐々に水平状となって溶融金属24に接触押
圧していくと、（図９のように）溶融金属24は金属材料
溶解部14からキャビティ部13側へ流れ込むが、溶融金属
24は表面張力により表面積が小さく平滑になろうとする
一方、キャビティ部13の表面は粗いために、溶融金属24
とキャビティ部13表面とは幾つもの点接触となってい
る。これによって、溶融金属24の冷却が抑えられ、溶融
金属24がキャビティ部13全体に流動し易くなる。

【００２２】そして、図11に示すように、上型２が型締
めされる───即ち、金型１による溶融金属24への押圧
力が増大する───と、溶融金属24がキャビティ部13全
体に充満し、かつ、溶融金属24と金型１との接触面積が
急激に増大して高い冷却速度が得られ、図12に示すよう
な薄肉で大きな面積の板状（所定形状）の非晶質合金成
型品25が形成される。

【００２３】このように、金型内面を（ＪＩＳ表示）12
Ｓ以上の表面粗さに処理した金型１にて成型された非晶
質合金成型品25の多くは、その表面の粗さが12Ｓ以上と
なり、特に、（図13（ロ）に示すように）表面粗さが12
Ｓ〜 100Ｓ（好ましくは25Ｓ〜70Ｓ）の成型品25は、強
度が高く、湯流れ良好となって所定形状に成型される。
しかしながら、表面粗さが12Ｓよりも小さくなるにつ
れ、又は 100Ｓよりも大きくなるにつれ、強度低下や湯
流れ不良を生じ易くなる。なお、ＪＩＳ表示で70Ｓの表
面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１に定められる最大高さが50
μｍより大きく70μｍ以下であることに相当し、また、
ＪＩＳ表示で 100Ｓの表面粗さとは、ＪＩＳＢ０６０１
に定められる最大高さが70μｍより大きく 100μｍ以下
であることに相当する。

【００２４】また、図５と図12に示す如く、型抜きされ
た上記非晶質合金成型品25の内、26は下型３のキャビテ
ィ部13に対応する部分であり、27は金属材料溶解部14及
びその近傍に対応する部分であり、28は隙間形成部16に
対応する部分（バリ部）であり、不必要な部分27，28を
切削・研磨等の加工にて除去して図13（イ）に示す製品
化した状態に仕上げる。このとき、キャビティ部13に対
応する部分26の表面は、図13（ロ）に示すように（金型
と同様に）十分な粗さである。

【００２５】ところで、図５に示すように、上記表面粗
さが12Ｓ〜 100Ｓ（好ましくは25Ｓ〜70Ｓ）で、かつ、
比較的均等に広がった薄肉板状の非晶質合金成型品25を
得るためには、成型時に於て、下型３のキャビティ部13
に溶融金属をスムースに充填する必要がある。そのため
には、（上述したように）溶融金属が接触する金型１内
面の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ（ＪＩＳ規格Ｂ０６
０１で定められる最大高さが６μｍより大きく12μｍ以
下であることに相当する）よりも粗くすることが溶湯の
流れの点で効果がある。好ましくは、ＪＩＳ表示で25Ｓ
（ＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定められる最大高さが18μｍ
より大きく25μｍ以下であることに相当する）以上の表
面粗さである。なお、表面粗さがＪＩＳ表示で12Ｓ未満
であると、金型１と溶融金属との接触面積が増加し、そ
れによって溶融金属は熱が奪われ、キャビティ部13内に
充填されるに十分な流動性を低下させてしまう。

【００２６】また、均等には広がっていない成型品形状
を得る場合や、湯境がないようにキャビティ部13以前の
ランナー部（溶湯を導く通路）───即ち、図５で説明
した溶融金属誘導部29，29に相当する───などで流れ
を整える際には、部分的に（流れる距離の長い部分やラ
ンナー部などの）表面粗さを12Ｓ以上（好ましくは25Ｓ
以上）の粗さとすることが、湯流れの点で効果がある。

【００２７】また、金型１と溶融金属との点接触が均等
に、しかも方向性が無い方が溶融金属の流れが均一にな
ることから、金型１の表面粗さの調整にはサンドブラス
ト、グリットブラスト、液体ホーニング、ショットピー
ニング、エッチング等の方法で行うのが好ましい。ま
た、溶湯の湯流れを良くするために、離型剤乃至潤滑剤
で金型内面の一部乃至全部を表面処理するのが、望まし
い。具体的には、離型剤としてＢＮ（ボロンナイトライ
ド）を金型表面にスプレー塗布し、離型剤に含まれる不
純物（有機溶剤）を除去するために熱処理を行う。な
お、離型剤としてはその他に、グリース、シリカ、黒鉛
等があるが、金属材料を高温で溶解することや、金属材
料との反応性ができるだけ低いものという点で、上記Ｂ
Ｎが好ましい。さらに、サンドブラスト等の方法により
表面粗さを調整した金型１に離型剤乃至潤滑剤を塗布す
ることもできる。

【００２８】また一方で、非晶質合金を作成する上で急
速な冷却が必要であることから、金型１の熱伝導率が１
×10² ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料───即ち、
銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率が１×10² ｋcal ／
ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料───から成る場合に表面粗さ
の効果（湯流れが良く、しかも冷却速度が速い）が顕著
に得られる。なお、金型１の熱伝導率が１×10² ｋcal
／ｍ・ｈ・ｃ°よりも小さいと、溶融金属の冷却速度が
小さくなってしまい、結晶相が生じるなどして、大型の
非晶質合金成型品が得られない。

【００２９】次に、図14は本発明の非晶質合金製造用の
金型の第２の実施の形態を示している。この金型１は、
その上型２の下面11が平面のパーティング面12を有する
と共に、凸曲面31を有する平滑面である。また、下型３
は、凹曲面のキャビティ部13を有すると共に、上型２の
パーティング面12と凸曲面31の一部とに重なり合うパー
ティング面15を有している。なお、下型３のパーティン
グ面15に沿った部位には、隙間形成部16が設けられてい
る。

【００３０】また、図15は第３の実施の形態を示し、こ
の金型１は、その上型２の下面11が平滑な凹曲面32とな
っており、その一部がパーティング面12とされている。
また、下型３は、凸曲面のキャビティ部13を有すると共
に、凸曲面状のパーティング面15を有している。さら
に、キャビティ部13の底面中央には、溶融金属を流止め
する金属材料溶解部14が設けられている。

【００３１】しかして、図14と図15に示した金型１の場
合も（第１の実施の形態と同様に）、溶融金属と接触す
る内面の一部乃至全体に、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上（好ま
しくは25Ｓ以上）の粗さに表面処理が施されると共に、
熱伝導率が１×10² ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料か
ら構成されている。

【００３２】図16は本発明の非晶質合金製造用の金型の
第４の実施の形態を示している。この金型１は、同図
（ロ）に示すように、上型２の下面11に、小さい厚み寸
法の矩形平板状凸部33が設けられると共に、該凸部33の
近傍に溶融金属排出凸部34が設けられている。また、同
図（イ）（ロ）に示すように、下型３は、上型２の矩形
平板状凸部33と嵌合するキャビティ部13を有すると共
に、上型２の排出凸部34に対応する凹曲面状の金属材料
溶解部14が設けられている。

【００３３】また、上型２の矩形平板状凸部33の一部乃
至全面と下型３のキャビティ部13底面の一部乃至全面が
ＪＩＳ表示で12Ｓ以上（好ましくは25Ｓ以上）の粗さに
表面処理されると共に、熱伝導率が１×10² ｋcal ／ｍ
・ｈ・ｃ°以上の材料から金型１が構成されている。

【００３４】しかして、この金型１における非晶質合金
成型品の製造の場合、図16（イ）に示す如く、金属材料
溶解部14に設置した金属材料を溶解して溶融金属24を形
成し、同図（イ）（ロ）に示す如く、下型３を上型２の
下方位置に移動して上型２を下降させると、表面張力に
て金属材料溶解部14から盛り上がった溶融金属24に上型
２の排出凸部34が上方から押圧する。すると、溶融金属
24が溶解部14からキャビティ部13へ流れ込むと共に、上
型２の矩形平板状凸部33がキャビティ部13に嵌合して溶
融金属24をキャビティ部13全体に押し広げ、急激に冷却
して薄肉矩形平板状の非晶質合金成型品が形成される。

【００３５】図17は第５の実施の形態を示し、この金型
１は、凹曲面状の金属材料溶解部14と矩形状の浅いキャ
ビティ部13を有すると共に、溶解部14の溶融金属24を圧
延ロール35にてキャビティ部13へ流し込んで成型するた
めの下型３から成る。そして、下型移動機構（図１参
照）にて下型３を水平方向（矢印Ａ方向）に移動させる
と共に、下型３の水平移動に同期して圧延ロール35が冷
却されつつ（図示省略の）モータにて一定速度で（矢印
Ｄ方向に）回転させるように構成している。また、下型
３のキャビティ部13底面の一部乃至全面がＪＩＳ表示で
12Ｓ以上（好ましくは25Ｓ以上）の粗さに表面処理され
ると共に、熱伝導率が１×10² ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以
上の材料から金型１が構成されている。

【００３６】しかして、この金型１における非晶質合金
成型品の製造の場合、図17（イ）に示す如く、金属材料
溶解部14に設置した金属材料を溶解して溶融金属24を形
成し、同図（イ）（ロ）に示す如く、下型３のキャビテ
ィ部13を圧延ロール35側（矢印Ａ方向）に移動させ、か
つ、圧延ロール35を回転させると、表面張力にて金属材
料溶解部14から盛り上がった部分の溶融金属24が圧延ロ
ール35にてキャビティ部13へ流し込まれると共に圧延さ
れ、かつ、急激に冷却される。これによって、薄肉矩形
平板状の非晶質合金成型品25が形成される。

【００３７】図18は第６の実施の形態を示し、この金型
１は、図17で説明した圧延ロール35の一部に、即ち、金
属材料溶解部14に対応する部位に、溶融金属排出用の突
起部36を設けたものである。つまり、圧延ロール35の回
転によって突起部36が金属材料溶解部14の奥部まで入り
込むため、溶解部14内に溶融金属24が多く残留せず、効
率良く非晶質合金を形成することができる。なお、突起
部36は溶融金属24が冷却し難い熱伝導率の悪い材質（例
えばカーボン）で形成することが望ましい。

【００３８】また、図19は第７の実施の形態を示し、こ
の金型１は、金属材料溶解部14の形状を棒状（長尺な半
円筒状）の窪みとし、その周囲にキャビティ部13が設け
られたものであり、アーク電極４（図１参照）による溶
解部14内の金属材料の溶解を連続的に行いながら、溶解
された溶融金属を圧延ロール35によってキャビティ部13
に連続的に流し込んで連続的に圧延しかつ急冷するよう
にしている。この場合、圧延ロール35外周面の溶解部14
に対応する部位に、熱伝導率の悪い材質で所定長さの突
条部37を形成している。

【００３９】しかして、図18と図19で説明した金型１
（下型３）の場合も、キャビティ部13底面の一部乃至全
面がＪＩＳ表示で12Ｓ以上（好ましくは25Ｓ以上）の粗
さに表面処理されると共に、熱伝導率が１×10² ｋcal
／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から成る。さらに、図19の下
型３の場合、金属材料溶解部14の内面も粗く表面処理す
るも良い。また、圧延ロール35も、溶融金属24の流動性
を維持しつつ急冷できるよう、表面処理を行うと共に熱
伝導率が１×10² ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料にて
形成するも好ましい。

【００４０】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、例えば、金型１は、溶融金属を鋳込んで所定形状
に成型する鋳造型のものとすることもできる。

【００４１】

【実施例】次に、具体的な本発明の実施例Ａ〜実施例Ｇ
及び比較例Ｈを図20、図21及び表１に示した。この実施
例Ａ〜実施例Ｇ及び比較例Ｈの金型は図２〜図５で説明
した金型１に相当するものであり、下型３のキャビティ
部13の大きさを縦寸法Ｘが80mm、横寸法Ｙが50mmとし
た。また、図３の仮想線で囲む範囲は、グリットブラス
トを施した領域Ｍを示すと共に、図20及び図21の斜線部
は、グリットブラストを施した領域Ｍ₁ ，Ｍ₂ を示して
いる。

【００４２】

【表１】

【００４３】また、具体的な本発明の実施例１〜実施例
３を図20、図21及び表２に示した。この実施例１〜実施
例３の金型は図２〜図５で説明した金型１に相当するも
のであり、下型３のキャビティ部13の大きさを縦寸法Ｘ
が80mm、横寸法Ｙが50mmとした。また、図３の仮想線で
囲む範囲は、グリットブラストを施した及び／又はＢＮ
をスプレー塗布した領域Ｍを示すと共に、図20及び図21
の斜線部は、グリットブラストを施した及び／又はＢＮ
をスプレー塗布した領域Ｍ₁ ，Ｍ₂ を示している。

【００４４】

【表２】

【００４５】基本の表面粗さを1.5 Ｓとし、種々のグリ
ットブラストを施すことで、表１及び表２に示す如く、
上記領域Ｍ、Ｍ₁ 、Ｍ₂ を種々の表面粗さに調整した。

【００４６】また、実施例Ａ〜実施例Ｄでは、下型３の
領域Ｍ₁ （図20参照）にグリットブラストを施すと共
に、上型２の領域Ｍ（図３参照）にグリットブラストを
施した。また、実施例Ｅでは下型３の領域Ｍ₁ のみにグ
リットブラストを施し、実施例Ｆでは上型２の領域Ｍの
みにグリットブラストを施し、実施例Ｇでは下型３の領
域Ｍ₂ （図21参照）のみにグリットブラストを施し、比
較例Ｈでは上型２及び下型３ともグリットブラストを施
さなかった。

【００４７】また、実施例１では、上型２と下型３とも
グリットブラストを施さず、上型２の領域ＭにＢＮをス
プレー塗布すると共に下型３の領域Ｍ₁ にＢＮをスプレ
ー塗布した。実施例２では、上型２及び下型３ともグリ
ットブラストを施さず、下型３の領域Ｍ₁ のみにＢＮを
スプレー塗布した。実施例３では、上型２及び下型３と
もグリットブラストを施し、さらに上型２の領域ＭにＢ
Ｎをスプレー塗布すると共に下型３の領域Ｍ₁ にＢＮを
スプレー塗布した。

【００４８】なお、グリットブラストは、例えば、表面
粗さ25Ｓの実施例Ｂでは、加圧式のブラスト機を用い、
粒度＃50のスチールグリットを吹き付けることで処理を
施した。

【００４９】次に、この実施例Ａ〜実施例Ｇと比較例
Ｈ、及び、実施例１〜実施例３について、下記の条件で
非晶質合金の成型実験を行った。図１で説明した製造装置Ｆを用いた。金型材料には無酸素銅を使用した。非晶質合金の材料にはＺｒ₅₅Ａｌ₁₀Ｎｉ₅ Ｃｕ₃₀な
る合金を用いた。成型前の状態に於て、上型２の傾斜角度θを１°と
した。

【００５０】この成型実験の結果を表１、表２及び図2
2、図23、図24に示した。なお、充填度（湯流れの良
さ）の評価は、キャビティ部13の充填度（面積％）で評
価した。測定方法は、成型品形状をグラフ用紙に写し取
り、枡目を数えることで数値化した。また、成型品のキ
ャビティ部13に対応する部位が正常に非晶質化している
か否かについては、Ｘ線回析及び光学顕微鏡観察により
確認した。なお、図22は実施例Ａ、Ｄ及び実施例１、２
の結果を示し、図23は実施例Ｂ、Ｃ及び実施例１、３の
結果を示し、図24は比較例Ｈの結果を示している。

【００５１】先ず、表１及び図22、図23、図24から次の
ことが分かる。即ち、実施例Ａ、Ｄのものは、成型時に
溶融金属がキャビティ部13へ十分に流れ込めず充填度が
95％とやや不十分であるが、成型品は非晶質化されてい
る。また、実施例Ｂ、Ｃのものは、成型時に溶融金属が
キャビティ部13へ十分流れ込んで充填度が 100％とな
り、かつ、成型品は非晶質化されている。また、実施例
Ｅ、Ｆのものは、充填度が90％と不十分であるが、成型
品は非晶質化されている。かつ、下型のみ又は上型のみ
表面を粗くしても十分に湯流れの効果が発揮されないこ
とが分かる。また、実施例Ｇのものは、充填度が80％と
さらに低いが、成型品は非晶質化されている。また、比
較例Ｈのものは、充填度が60％と著しく低いが、成型品
は非晶質化されている。

【００５２】また、表２及び図22、図23から次のことが
分かる。即ち、実施例１、３のものは、成型時に溶融金
属がキャビティ部13へ十分流れ込んで充填度が100 ％と
なり、かつ、成型品は概ね非晶質化されている。ここ
で、概ね非晶質化されているとは、内部の非晶質相に小
さな結晶粒が分散していることを指し、成型品全体が結
晶であるのに対して強度などの機械特性が十分に高く、
全体が非晶質化したものと遜色無いことを指す。実施例
２のものは、成型時に溶融金属がギャビティ部13へ十分
流れ込めず充填度が95％とやや不十分であるが、成型品
は概ね非晶質化されている。なお、表２に於て、実施例
Ｂと比較例Ｈは参考のため表１記載のものを転記した。

【００５３】これらの結果から、上型及び下型の両方に
グリットブラストを施し、かつ、表面粗さを12Ｓ〜 100
Ｓとすることが、湯流れを良くするのに効果的であるこ
とが予測される。特に、25Ｓ〜70Ｓが好適である。ま
た、上型及び下型の両方にＢＮをスプレー塗布すること
が、湯流れを良くするのに効果的であることが予測され
る。

【００５４】

【発明の効果】本発明は上述の如く構成されるので、次
に記載される効果を奏する。

【００５５】（請求項１によれば）溶融金属24が金型内
で十分に流動することができ、かつ、溶融金属24がキャ
ビティ部13へ充填されるに伴い金型によって大きな冷却
速度にて冷却されるため、薄肉で大きな面積の非晶質合
金（板状成型品）を作製することができる。

【００５６】（請求項２によれば）溶融金属24の金型内
での流動性が一層向上する。（請求項３によれば）表面処理された金型内面と溶融金
属24との点接触が、均等かつ方向性の無いものとなり、
溶融金属24の金型内での流動が均一となる。

【００５７】（請求項４によれば）溶融金属24の流動性
を高めつつ大きな冷却速度をもった金型となり、より大
きな面積の非晶質合金を得ることができる。（請求項５によれば）薄肉で大きな面積の非晶質合金を
容易かつ確実に作製することができる。

【００５８】（請求項６によれば）ロール35によって溶
融金属がスムースに流れる。そして、金型１の作製が容
易である。（請求項７によれば）鋳込まれた溶融金属の湯流れが良
好で、充填度が改善される。さらに重要な点は、溶融金
属の湯流れが良好となることにより、鋳込み時に最初に
型内に流入する溶融金属と最後に型内に流入する溶融金
属の型内に流入するタイミングの差が短くなってそれぞ
れの溶融金属が固化するタイミングの差が接近し、先に
型内に流入した溶融金属が先に固化して非結晶化し、そ
こに後から型内に流入した溶融金属が流れこんで非結晶
化した部分が再加熱されて結晶化することを防止でき、
良好な物性を有する非結晶の鋳造成型品が得られること
である。

【００５９】（請求項８によれば）非晶質合金成型品
は、薄肉で大きな面積を有し、かつ、強度特性に優れ、
構造材料などとしての使用範囲が広い。（請求項９によれば）溶融金属24の金型内での流動性が
一層向上するため、より面積の大きい非晶質合金成型品
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】非晶質合金を製造する製造装置を示す簡略構成
説明図である。

【図２】本発明の金型の第１の実施の形態を示す要部断
面正面図である。

【図３】要部底面図である。

【図４】要部断面正面図である。

【図５】要部平面図である。

【図６】金型内面の表面状態を示す要部拡大断面図であ
る。

【図７】成型前の状態を示す断面正面図である。

【図８】溶融金属の形成状態を示す断面正面図である。

【図９】成型状態を示す断面正面図である。

【図10】溶融金属と下型との接触状態を示す要部拡大断
面図である。

【図11】型締め完了時の溶融金属と金型との接触状態を
示す要部拡大断面図である。

【図12】非晶質合金から成る成型品を示す平面図であ
る。

【図13】成型品を製品化した状態及びその表面を示す説
明図である。

【図14】第２の実施の形態を示す断面正面図である。

【図15】第３の実施の形態を示す断面正面図である。

【図16】第４の実施の形態を示す作用説明図である。

【図17】第５の実施の形態を示す作用説明図である。

【図18】第６の実施の形態を示す要部断面側面図であ
る。

【図19】第７の実施の形態を示す平面図である。

【図20】下型にグリットブラストを施した領域を示す平
面図である。

【図21】下型にグリットブラストを施した他の領域を示
す平面図である。

【図22】金型のキャビティ部における溶融金属の充填度
合いを示す平面図である。

【図23】他の金型のキャビティ部における溶融金属の充
填度合いを示す平面図である。

【図24】別の金型のキャビティ部における溶融金属の充
填度合いを示す平面図である。

【符号の説明】

２上型３下型 13 キャビティ部 14 金属材料溶解部 22 金属材料 24 溶融金属 35 圧延ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上明久宮城県仙台市青葉区川内元支倉35番地川内住宅11−806

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料22を溶解可能な高エネルギー熱
源を用いて該金属材料22を溶解して形成した溶融金属24
を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変
形後に上記溶融金属24を臨界冷却速度以上で冷却して、
上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であっ
て、上記溶融金属24が接する金型内面の一部乃至全部の
表面粗さが、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとしたことを
特徴とする非晶質合金製造用の金型。
【請求項２】表面粗さが、ＪＩＳ表示で25Ｓ以上の粗
さである請求項１記載の非晶質合金製造用の金型。
【請求項３】サンドブラスト、グリットブラスト、液
体ホーニング、ショットピーニング等にて金型内面の一
部乃至全部が表面処理された請求項１又は２記載の非晶
質合金製造用の金型。
【請求項４】銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率１×
10² ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から成る請求項３
記載の非晶質合金製造用の金型。
【請求項５】金属材料溶解部14とキャビティ部13を有
する下型３と、該下型３と共働きして上記金属材料溶解
部14の溶融金属24を押圧し上記キャビティ部13に流し込
んで成型するための上型２とを、具備する請求項１、
２、３又は４記載の非晶質合金製造用の金型。
【請求項６】金属材料溶解部14とキャビティ部13を有
すると共に、圧延ロール35にて該金属材料溶解部14の溶
融金属24を該キャビティ部13に流し込んで成型するため
の下型３を備えた請求項１、２、３又は４記載の非晶質
合金製造用の金型。
【請求項７】溶融金属24を鋳込んで所定形状に成型す
る鋳造型とした請求項１、２、３又は４記載の非晶質合
金製造用の金型。
【請求項８】金属材料22を溶解可能な高エネルギー熱
源を用いて該金属材料22を溶解して形成した溶融金属24
を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変
形後に上記溶融金属24を臨界冷却速度以上で冷却して、
上記所定形状に成型する金型にて成型された非晶質合成
型品であって、表面の一部乃至全部の表面粗さが、ＪＩ
Ｓ表示で12Ｓ以上であることを特徴とする非晶質合金成
型品。
【請求項９】表面粗さが、ＪＩＳ表示で25Ｓ以上であ
る請求項８記載の非晶質合金成型品。